JP2005043345A - Sensor format and constituting method of capillary filling diagnosing sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は一般に、電気化学的分析に関し、より具体的には、流体分析のための診断センサに関する。 The present invention relates generally to electrochemical analysis, and more specifically to diagnostic sensors for fluid analysis.
電気化学的分析は、帯電分子及び中性分子の両方の分析に利用可能な一つの技術である。このような分析は非常に速く、少量の試料及び試薬しか必要とせず、他の分析技術よりもはるかに低廉である。電気化学的分析は、体液の試験、たとえば血液試料のグルコース試験をはじめとする広範囲の用途に使用することができる。電気化学的検出器は光学キャリヤを必要とせず、その結果、吸収検出器及び蛍光検出器よりもはるかに低廉である。電気化学的分析系は、毛管作用によってセンサ内に収集される試料を試験することができる。 Electrochemical analysis is one technique that can be used to analyze both charged and neutral molecules. Such an analysis is very fast, requires only a small amount of sample and reagents, and is much cheaper than other analytical techniques. Electrochemical analysis can be used for a wide range of applications including testing of body fluids, such as glucose testing of blood samples. Electrochemical detectors do not require an optical carrier and as a result are much cheaper than absorption and fluorescence detectors. The electrochemical analysis system can test the sample collected in the sensor by capillary action.
一般に、大部分の毛管充填センサは、活性化学区域が成形捕捉区域内に捕捉される方法によって製造される。この組み立て法は、精密成形を必要とし、非常に狭い区域への試薬及び他の薬剤の非常に精密なプリントを必要とするかもしれない。さらには、毛管路を画定し、製造するために形成された成形構造又は積層構造の使用が、形成される壁によって試料が実質的に取り囲まれる結果を招く。壁の凹凸が試料の流れを摩擦で妨害するおそれがあり、異なるセンサ間の壁のばらつきが試料充填のばらつきを生じさせるおそれもある。結果として生じる試料充填のばらつきが試験結果に影響し、分析の全体精度を低下させる。さらには、既存のセンサ及びセンサ構成法では、気泡を閉じ込める可能性が高まるかもしれない。これらの問題を軽減又は解消して電気化学的試料分析の効率及び精度を高める電気化学的センサ及びセンサ構成方法が要望されている。 In general, most capillary fill sensors are manufactured by a method in which the active chemical area is captured within the shaped capture area. This assembly method requires precision molding and may require very precise printing of reagents and other drugs in very small areas. Furthermore, the use of a shaped or laminated structure formed to define and manufacture the capillary channel results in the sample being substantially surrounded by the walls formed. The unevenness of the wall may interfere with the flow of the sample due to friction, and variations in the wall between different sensors may cause variations in sample filling. The resulting sample filling variation affects the test results and reduces the overall accuracy of the analysis. Furthermore, existing sensors and sensor construction methods may increase the possibility of trapping bubbles. There is a need for an electrochemical sensor and sensor construction method that reduces or eliminates these problems to increase the efficiency and accuracy of electrochemical sample analysis.
本発明の一つの実施態様によると、電気化学的センサは、薬品片を上に均一に設けられた可撓性基材からなる。 According to one embodiment of the invention, the electrochemical sensor consists of a flexible substrate with a chemical piece uniformly provided thereon.
本発明のもう一つの実施態様によると、電極区域のサイズ及び形状が精密打ち抜きによって画定される電気化学的センサが提供される。電気化学的センサの試料区域は、トップ及びボトムを形成する同様な形状の2枚のシートを重ね合わせて、試料区域のすべての側面を開放状態に残して、試料を取得するための毛管路を形成することによって形成される。 According to another embodiment of the invention, an electrochemical sensor is provided in which the size and shape of the electrode area is defined by precision stamping. The sample area of the electrochemical sensor consists of two sheets of similar shape forming a top and a bottom, leaving all sides of the sample area open, and a capillary channel for taking the sample. It is formed by forming.
本発明のもう一つの実施態様によると、外側シートを内側シートの端部の上に折り曲げることによって毛管路が形成される電気化学的センサが提供される。 According to another embodiment of the present invention, an electrochemical sensor is provided in which the capillary passage is formed by folding the outer sheet over the end of the inner sheet.
本発明のさらに別の実施態様によると、作用電極及び参照電極が同じ製造作業によって製造される電気化学的センサが提供される。 According to yet another embodiment of the invention, an electrochemical sensor is provided in which the working electrode and the reference electrode are manufactured by the same manufacturing operation.
本発明のさらに別の実施態様によると、直線的なリボン加工を使用して電極及び毛管区域を製造する。 According to yet another embodiment of the present invention, linear ribbon processing is used to produce the electrodes and capillary regions.
本発明のさらに別の実施態様によると、比較的廉価な高速の設備を使用する打ち抜き積層加工で電気化学的センサを製造する。 According to yet another embodiment of the invention, the electrochemical sensor is manufactured by stamping and lamination using relatively inexpensive high speed equipment.
本発明は、種々の変形及び代替形態をとることができるが、具体的な実施態様を図面で一例として示し、本明細書で詳細に説明する。しかし、本発明が開示される特定の形態に限定されることを意図しないということが理解されるべきである。それどころか、本発明は、特許請求の範囲によって定義される発明の本質及び範囲に当てはまるすべての変形、等価及び代替を包含する。 While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments are shown by way of example in the drawings and are described in detail herein. However, it should be understood that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed. On the contrary, the invention includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the essence and scope of the invention as defined by the claims.
本発明は一般に、電気化学的センサ及び電気化学的センサ製造方法に関する。本発明のセンサは、多様な設定で使用することができる。その一例はグルコース試験センサとしての使用である。 The present invention generally relates to electrochemical sensors and methods for manufacturing electrochemical sensors. The sensor of the present invention can be used in various settings. One example is the use as a glucose test sensor.
図1は、本発明の一つの実施態様の電気化学的センサ10を示す。電気化学的センサ10は、トップシート12、スペーサシート14及びボトムシート16を含む。本発明の一つの実施態様によると、センサ10を構成するために使用されるシートはポリカーボネートシートであるが、他の特定の実施態様では他の材料を使用してもよい。図1に示す実施態様によると、センサ10のトップシート12及びボトムシート16は同一形状のシートであり、互いに反転され、それらの間に配されたスペーサシート14と重ね合わされている。トップシート12及びボトムシート16をスペーサシート14に固着するためには、スペーサシート14のトップ及びボトムの面に供給される接着剤を使用してもよいし、当業者によって理解されるような他の接続手段を使用してもよい。
FIG. 1 shows an
トップシート12には、第一のスペーサシート切欠き部20と整合してボトムシート電極22を露出させるトップシート切欠き部18が設けられている。同様に、ボトムシート16には、第二のスペーサシート切欠き部26(図4に示す)と整合してトップシート電極28を露出させるボトムシート切欠き部24(図4に示す)が設けられている。図1に示す実施態様の電極は、構造材料の単なる露出部分であってよいし、トップシート12及びボトムシート16それぞれの上の被覆材料であってよく、センサ10が読み取り装置に接続又は挿入されたとき電気接点として働くことができる。
The
電極が読み取り装置と相互作用して、試料充填区域32に収集された試料30の分析を可能にする。試料充填区域32は、図3に示すように、トップ試料接触面34とボトム試料接触面36との間である。図1に示す実施態様では、トップ試料接触面34はトップシート12と一体に形成され、トップネック38によってトップシート12の本体に接続されている。同様に、ボトム試料接触面36はボトムシート16と一体に形成され、ボトムネック40によってボトムシート16の本体に接続されている。トップ試料接触面34とボトム試料接触面36との重なり合いが、スペーサシート14によって設けられる隙間と合わさって、流体試料30を毛管作用によって試料充填区域32に引き込み、その中にとどまらせる。
The electrode interacts with the reader to allow analysis of the
次に図2を参照すると、本発明の一つの実施態様のセンサシートの構成が示されている。構造材料のリボン42がプレス44に送られる。本発明の一つの実施態様によると、リボンがプレス44に入る前に被覆材料46がリボン42に設けられる。被覆材料46は、試料が試料充填区域32に入るときに試料の延展を増すための界面活性剤であってもよいし、試料が相互作用する試薬又は薬品の組み合わせであってもよいし、それらの組み合わせであってもよい。
Referring now to FIG. 2, the configuration of a sensor sheet according to one embodiment of the present invention is shown. A ribbon of
プレス44は、リボン材料42を一連のストックシート48に切断する。各ストックシート48は、図1に示すセンサ10の構成においてトップシート12又はボトムシート16として使用することができる。ストックシート48がセンサのトップシートとして使用されるのかボトムシートとして使用されるのかは、被覆材料46に依存して決めることができる。本発明の一つの実施態様によると、トップシートとして使用されるストックシート48に対し、ボトムシートとして使用されるストックシート48と同じ被覆材料が設けられる。もう一つの実施態様によると、被覆材料は、トップシート上だけ又はボトムシート上だけに設けられる。さらには、2つのシートで異なる被覆材料を使用してもよい。
The
図2に示すように、プレス44が、各ストックシートがストックシート切欠き部50、ストックシートネック52及びストックシート試料接触面54を設けられるようなやり方でリボン材料42を打ち抜く。したがって、図1に示す実施態様では、第一のストックシートが第二のストックシートの上に反転した状態で設けられ、それによってトップシート12及びボトムシート16を形成している。
As shown in FIG. 2, a
次に図3を参照すると、試料充填区域32の一つの実施態様の構造を示す、電気化学的センサ10の側面図が示されている。試料充填区域32は、いずれか又は両方が被覆材料で被覆されていてもよいトップ試料接触面34とボトム試料接触面36との間に位置している。本発明の一つの実施態様によると、試料充填区域32の周囲の空間が通気の必要性をなくし、試料充填区域32内への空気の閉じ込めを実質的になくす。試料充填区域32の容積は、トップ及びボトム試料接触面34及び36の表面積ならびに図3に示す距離wによって決まる。本発明の一つの実施態様によると、距離wは約0.0127cm(0.005インチ)であるが、特定の実施態様では約0.0076cm(0.003インチ)〜約0.0254cm(0.010インチ)の距離が有用であるかもしれず、一部の実施態様ではより広い又は狭い距離が有用であるかもしれない。距離wは、スペーサシート14の幅を変えることによって調節することができる。
Referring now to FIG. 3, a side view of the
次に図4及び5を参照すると、本発明の一つの実施態様のセンサの構成をより明確に示すため、電気化学的センサ10が分解図及び後方図で示されている。図4に示すように、スペーサシート14には、第一及び第二のスペーサシート切欠き部20及び26が設けられている。図4に示す実施態様では、第一のスペーサシート切欠き部20がトップシート切欠き部18と整合し、第二のスペーサシート切欠き部26がボトムシート切欠き部24と整合する。その結果、センサ10が形成されると、図1に示すように、トップシート切欠き部18と第一のスペーサシート切欠き部20との整合がボトムシート電極22を露出させる。同様に、図1に示すように、ボトムシート切欠き部24と第二のスペーサシート切欠き部26との整合がトップシート電極28を露出させる。
4 and 5, an
本発明の一つの実施態様によると、トップシート12の下面56及びボトムシート16の上面58は導体で被覆されている。したがって、試料30の電気化学的分析は、露出した電極を分析装置に接続することによって実施することができる。本発明の一つの実施態様によると、トップシートの下面56及びボトムシートの上面58が電気を導通することを可能にするために炭素被覆を使用するが、本発明の特定の実施態様では他の被覆を使用してもよい。トップシート12、スペーサシート14及びボトムシート16の各切欠き部の整合は、本発明の一つの実施態様のセンサ10の後方図を示す図5にさらに示されている。
According to one embodiment of the present invention, the
このように、本発明のいくつかの実施態様は、ストックシート48のサイズ及び形状を精密打ち抜き又は別の精密製造法によって決めることを考慮し、トップシート12及びボトムシート16の両方を同じ又は非常に類似した方法によって形成することを可能にする。さらには、導電成分、試薬、界面活性剤又は他の薬品の適用は、成分を構成材料のリボン42全体又は被覆材料46の1本の帯状物に均一に塗布することができることによって容易になり、被覆材料の精密プリント又は他の精密配置の要求が緩和又は解消される。
Thus, some embodiments of the present invention take into account that the size and shape of the stock sheet 48 is determined by precision stamping or another precision manufacturing method, so that both the
次に図6を参照すると、本発明の代替態様のセンサ60が示されている。図6に示す実施態様のセンサ60では、外側センサシート62が少なくとも部分的に内側センサシート64を囲い込んでいる。スペーサシート66が外側センサシート62を内側センサシート64から分離させ、試料充填区域68を設けている。センサ60の一つの実施態様によると、外側センサシート62、内側センサシート64及びスペーサシート66はポリカーボネートで構成されているが、ポリプロピレンのような他の材料をシートの構成に使用してもよい。
Referring now to FIG. 6, an
外側電極区域70が外側センサシート62の内面に配置され、内側電極区域72が内側センサシート64の表面に配置されている。図7に示すように、外側電極区域70は、略L字形の層として外側センサシート62の上に設けられている。同様に、内側電極区域72は、略L字形の層として内側センサシート64の上に設けられている。図6及び7に示す実施態様によると、スペーサシート66には電極区域が設けられていない。
The
図6に示すように、単一の電極被覆である外側電極区域70は、外側電極試料区域74と外側電極接触区域76とに機能的に分割されている。同様に、内側電極区域72は、内側電極試料区域78と内側電極接触区域80とに機能的に分割されている。試料充填区域68が試料を充填されると電極試料区域が試料と接触し、分析装置に接続されていてもよい電極接触区域に電気を導通して、試料充填区域68内の試料の電気化学的分析を可能にする。
As shown in FIG. 6, the
本発明の一つの実施態様によると、外側電極区域70は参照電極であり、内側電極区域72は作用電極である。本発明のもう一つの実施態様によると、外側電極区域70が作用電極であってもよく、内側電極区域72が参照電極であってもよい。参照電極は、プリント炭素電極であってもよいし、別のタイプの電極であってもよい。作用電極は、試薬を上に配置されたプリント炭素電極であってもよい。本発明の一つの実施態様によると、作用電極全体がプリント炭素電極であり、その電極のうち試料と接触する部分だけに試薬が配置されている。
According to one embodiment of the invention, the
次に図8を参照すると、本発明の一つの実施態様のセンサ60の構造がよりわかりやすく示されている。スペーサシート66が内側センサシート64の一部の上に配置されて、内側電極試料区域78を露出した状態に残している。本発明の一つの実施態様によると、スペーサシート66は、完成したセンサ60どうしをつなぎ合わせることができるよう、そのシート接触側が接着剤で被覆されている。外側センサシート62が内側センサシート64の背後に配置されている。外側センサシート62と内側センサシート64とは、外側センサシート62、内側センサシート64又は両方に配置された接着剤によって互いに接着することができる。外側センサシート62の先端部82が内側センサシート64及びスペーサシート66の一部を囲うように折り曲げられ、スペーサシート66に接着されて、それによって図6に示すような試料充填区域68を形成している。本発明のいくつかの実施態様によると、センサ60は、接着剤に代わる、又は接着剤とで併用される接着法、たとえばUV硬化エポキシ樹脂によってつなぎ合わされる。
Referring now to FIG. 8, the structure of the
次に図9を参照すると、図6の9−9線から見たセンサ60の断面が示されている。試料84がたとえば毛管作用によって試料充填区域68に引き込まれている。試料84は外側電極試料区域74及び内側電極試料区域78と接触して、試料の電気化学的分析を可能にする。図9に示す実施態様では、スペーサシート66が試料充填区域68の一境界を形成している。
Referring now to FIG. 9, there is shown a cross section of the
次に図10を参照すると、本発明の一つの実施態様のセンサ60が使用状態で示されている。試料84が毛管作用によって試料充填区域68に引き込まれようとしている。さらには、センサ60は、第一及び第二の機器接点86及び88によって分析機器(図示せず)に接続されている。センサ60は、分析機器に接続されているときに充填されるように示されているが、はじめにセンサ60が充填され、充填後に分析機器に接続されてもよいことが理解されよう。機器接点86及び88は、外側電極接触区域76及び内側電極接触区域80にそれぞれ接続されている。上記で論じたように、外側電極接触区域76は外側電極試料区域74と導通的に接触し、内側電極接触区域80は内側電極試料区域78と導通的に接触し、それによって試料84の電気化学的分析を可能にする。
Referring now to FIG. 10, the
一以上の特定の実施態様を参照しながら本発明を説明したが、当業者は、本発明の本質及び範囲から離れることなく多くの変更を本発明に加えることができることを認めるであろう。たとえば、本発明は一般に、医療用途に関するものとして記載したが、いかなる光学流体試験用途が本発明の原理を利用してもよいということが理解されよう。これらの実施態様及びその自明な変形それぞれは、特許請求の範囲に記載される発明の本質及び範囲に入ると考えられる。 Although the invention has been described with reference to one or more specific embodiments, those skilled in the art will recognize that many changes may be made to the invention without departing from the spirit and scope of the invention. For example, although the present invention has been generally described as relating to medical applications, it will be understood that any optical fluid testing application may utilize the principles of the present invention. Each of these embodiments and obvious variations thereof is considered to fall within the essence and scope of the claimed invention.
Claims (20)
トップ試料接触面及びトップシート切欠き部を有するトップシートと、
ボトム試料接触面及びボトムシート切欠き部を有するボトムシートと、
前記トップシートと前記ボトムシートとの間にあり、第一及び第二のスペーサシート切欠き部を有し、前記第一のスペーサシート切欠き部が前記トップシート切欠き部と整合し、前記第二のスペーサシート切欠き部が前記ボトムシート切欠き部と整合するものであるスペーサシートと
を含むセンサ。 A sensor for electrochemical analysis of a sample,
A top sheet having a top sample contact surface and a top sheet notch, and
A bottom sheet having a bottom sample contact surface and a bottom sheet notch, and
Between the top sheet and the bottom sheet, and having first and second spacer sheet notch portions, the first spacer sheet notch portion being aligned with the top sheet notch portion, A sensor including a spacer sheet in which a second spacer sheet notch is aligned with the bottom sheet notch.
材料のリボンを用意する工程と、
前記材料のリボンの一部を薬品混合物で被覆する工程と、
前記材料のリボンをプレスに挿入する工程と、
前記プレスを作動させて前記リボンから一連のストックシートを打ち抜き、前記薬品混合物で実質的に均一に被覆されたストックシート試料接触面を有する前記ストックシートそれぞれを前記プレスによって形成する工程と
を含む方法。 A method of manufacturing a sensor for electrochemical analysis of a sample, comprising:
Preparing a ribbon of materials;
Coating a portion of the ribbon of material with a chemical mixture;
Inserting a ribbon of said material into a press;
Activating the press to punch a series of stock sheets from the ribbon and forming each stock sheet with a stock sheet sample contacting surface substantially uniformly coated with the chemical mixture by the press. .
第一及び第二の側面を有し、前記第一の側面の少なくとも一部に内側電極区域が設けられている内側センサシートと、
第一及び第二の側面を有し、その第一の側面の少なくとも一部が前記内側センサシートの前記第一の側面の一部に接続されているスペーサシートと、
その上に設けられた外側電極区域を有し、前記内側センサシートの前記第二の側面の少なくとも一部に接続された外側センサシートと
を含み、前記外側センサシートの先端部分が、前記内側センサシートの一部及び前記スペーサシートの少なくとも一部を囲うように折り曲げられ、さらに、前記スペーサシートの前記第二の側面に接続されて、前記外側センサシートの一部、前記内側センサシートの一部及び前記スペーサシートの一部によって境界を画定される試料充填区域を形成するものであるセンサ。 A sensor for electrochemical analysis of a sample,
An inner sensor sheet having first and second sides, wherein an inner electrode area is provided on at least a portion of the first side;
A spacer sheet having first and second side faces, at least a part of the first side face being connected to a part of the first side face of the inner sensor sheet;
And an outer sensor sheet connected to at least a portion of the second side surface of the inner sensor sheet, wherein a tip portion of the outer sensor sheet has the inner sensor A portion of the sheet and the spacer sheet are folded so as to surround at least a portion, and are further connected to the second side surface of the spacer sheet, so that a part of the outer sensor sheet and a part of the inner sensor sheet And a sensor that forms a sample fill area delimited by a portion of the spacer sheet.
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